Станок для сверления отверстий (стр. 9 из 11)
В разделе 1.7 в качестве движущего элемента привода книжного блока предложена конструкция (рис. 1.7.3). В каталоге FESTO этому устройству соответствует класс приводов с линейной направляющей, в частности раздел мощных мини-суппортов типа SLT. Этого типа мини-суппорты приводятся в движение цилиндрами двустороннего действия с двумя поршнями. Для выбора конкретной модели в каталоге предложена следующая форма классификации:
рис. 1.9.1
Из рисунка 1.9.1 следует, что величина диаметра поршня и ход перемещения являются определяющими для данного класса устройств. В разделе 1.7 определили, что относительное перемещение устройства подачи книжного блока не будет более 50 миллиметров. Принимаем эту величину за параметр хода. Для выбора мини-суппорта необходимо задать еще диаметр поршня.
Из теории пневматики известно, что диаметр поршня и давление воздуха влияют на величину усилия развиваемую штоком цилиндра (рис. 1.9.2).
рис. 1.9.2
где: 1 – шток, диаметр d; 2 – поршень, диаметр D; 3 – цилиндр
В зависимости от подачи сжатого воздуха в одну из камер цилиндра 3, поршень 2 совершает прямой или обратный ход. Усилие F, которое возникает, при этом, на конце штока 1 определяется по формуле:
(1.9.1)где; S – площадь рабочей поверхности поршня, P – давление сжатого воздуха.
Из рисунка 1.9.2 следует, что в случае прямого хода поршня площадь рабочей поверхности поршня определяется как:
(1.9.2)В случае обратного хода поршня его площадь рабочей поверхности меньше на величину площади поперечного сечения штока и определяется как:
(1.9.3)В соответствии с приведенными выражениями усилие F, возникающие при прямом ходе, больше усилия, возникающего при обратном ходе поршня. Это обстоятельство отражается на величинах усилий в таблице каталога FESTO (рис. 1.9.3). Приведенные в этой таблице теоретические значения усилий выдвижения (прямой ход) больше соответствующих значений усилий втягивания (обратный ход).
рис. 1.9.3
По этой таблице, зная величину усилия выдвижения или втягивания, можно выбрать необходимый диаметр поршня.
Необходимые усилия выдвижения, для перемещения книжного блока определим экспериментально. В качестве объекта эксперимента возьмем одношпиндельный станок с ручным приводом Citoborma 111. Замер усилий давления, оказываемых книжным блоком на рабочий стол во время сверления, показал значения в диапазоне от 6кГс до 9кГс (килограмм-сила) в зависимости от скорости подачи. Возьмем в качестве величины усилия максимальное значение в 9кГс. Так в разрабатываемом станке одновременно участвуют в работе 4 сверла, увеличим экспериментальное полученное значения прилагаемого усилия в 4 раза и получим значение – 36кГс. Переведенное в ньютоны эта величина преобразуется в 360Н., что по таблице на рисунке 1.9.3 соответствует диаметру поршня в 20 мм. Учитывая, что в реальности усилия могут быть больше (влияние сил трения, инерции и т.п.), возьмем большее значение диаметра, предельное для данного типа – 25 мм.
Таким образом, выбрали тип мини-суппорта по классификации на рис. 1.9.1 следующего типа:
SLT-25-50-P-A,
Это означает: мини-суппорт типа SLT с диаметром поршня - 25 мм, ходом - 50 мм, с упругим не регулируемым демпфированием и опросом положений с помощью датчиков положений. Наличие запаса по величине развиваемых мини-суппортом усилий, позволит путем регулирования клапанов настроить более плавную характеристику перемещения книжного блока, с наименьшим ускорением и без удара по концам сверл.
Полная характеристика выбранного типа мини-суппорта представлена в таблице на рис. 1.9.4.
Выбор пневматического привода прижима бумажного блока осуществляется по аналогичной схеме. Представленному на рисунке. 1.7.2 приводу по каталогу FESTO соответствует привод с направляющими типа DFM. Эти приводы имеют двустороннее действие с одним поршнем.
Мини-суппорт SLT-25-50-P-A – 170578
| Характеристика | Значение |
| Ход | 50 мм |
| Настраиваемый диапазон крайних положений/хода | 12 мм |
| Диаметр поршня | 25 мм |
| Демпфирование | Упругие демпфирующие кольца или диски в крайнем положении (Р) |
| Направляющая | Шариковая направляющая |
| Определение позиции | с датчиком приближения |
| Рабочее давление | 1 - 10 бар |
| Максимальная скорость выдвижения | 0,8 м/с |
| Максимальная скорость втягивания | 0,8 м/с |
| Режим работы | двустороннего действия |
| Рабочая среда | Осушенный сжатый воздух, с маслом или без масла |
| Окружающая температура | -20 - +60 °C |
| Энергия удара в крайних положениях | 0,5 Дж |
| Макс. усилие Fy | 1080 Н |
| Макс. усилие Fz | 1080 Н |
| Макс. момент Mx | 12 Нм |
| Макс. момент My | 12 Нм |
| Макс. момент Mz | 11 Нм |
| Теоретическое усилие при 6 бар, обратный ход | 495 Н |
| Теоретическое усилие при 6 бар, прямой ход | 590 Н |
| Перемещаемая масса | 1043 г |
| Вес продукта | 2197 г |
| Тип крепления | со сквозным отверстием |
| Информация о материале крышки | Обработанный алюминиевый сплав |
| Информация о материале уплотнений | HNBR |
| Информация о материале, корпус | Обработанный алюминиевый сплав |
| Информация о материале штока | Легированная сталь, нержавеющая |
рис. 1.9.4
Для выбора конкретной модели в каталоге предложена следующая форма классификации (рис. 1.9.5).
рис. 1.9.5
В соответствии с техническими заданиями на проектируемый станок толщина книжного блока варьируется от 10 мм до 40 мм. Исходя из этого, принимаем величину хода – 40 мм. В целях увеличения веса перемещаемой нагрузки в качестве направляющей выбираем направляющую скольжения - GF.
Для выбора диаметра поршня применяем следующую таблицу каталога (рис. 1.9.6).
рис. 1.9.6
Из этой таблицы следует, что при наименьшем диаметре поршня в 12 мм усилие выдвижение составляет 68 Н или, примерно, 6,8 кГс. Для улучшения динамических характеристик прижима и достаточного запаса в усилии возьмем следующий типоразмер – 16 мм. Таким образом, выбрали направляющую перемещения для прижима по классификации в соответствии с рисунком 1.9.5 следующего типа:
DFM-16-40-P-A-GF,
Это означает, что выбрали привод с направляющей DFM с диаметром поршня - 16 мм, ходом – 40 мм, с упругим не регулируемым демпфированием и опросом положений с помощью датчиков положений и направляющей скольжения. В этом приводе также с помощью регулировки клапанов можно изменять характеристику перемещения и развиваемые при этом усилия сжатия книжного блока.
Полная характеристика выбранного типа привода с направляющей представлена в таблице на рис. 1.9.7.
Направляющая DFM-16-40-P-A-GF - 170836
| Характеристика | Значение |
| Расстояние центра тяжести от нагрузки до траверсы | 50 мм |
| Ход | 40 мм |
| Диаметр поршня | 16 мм |
| Демпфирование | Упругие демпфирующие кольца или диски в крайнем положении (Р) |
| Направляющая | Направляющая скольжения |
| Структура проекта | Направляющая |
| Определение позиции | с датчиком приближения |
| Рабочее давление | 2 - 10 бар |
| Макс. скорость | 0,8 м/с |
| Режим работы | двустороннего действия |
| Рабочая среда | Осушенный сжатый воздух, с маслом или без масла |
| Окружающая температура | -20 - +80 °C |
| Энергия удара в крайних положениях | 0,1 Дж |
| Макс. Момент Mx | 1,68 Нм |
| Максимальная рабочая нагрузка при заданной дистанции | 73 Н |
| Теоретическое усилие при 6 бар, обратный ход | 90 Н |
| Теоретическое усилие при 6 бар, прямой ход | 121 Н |
| Перемещаемая масса | 343 г |
| Вес продукта | 707 г |
| Пневматическое соединение | M5 |
| Информация о материале крышки | Обработанный алюминиевый сплав |
| Информация о материале уплотнений | NBR |
| Информация о материале, корпус | Обработанный алюминиевый сплав |
| Информация о материале штока | Легированная сталь, нержавеющая |
Рис. 1.9.7
В соответствии с пневматической схемой (рис. 1.7.5) необходимо также выбрать в каталоге FESTO следующие элементы:
- блок подготовки воздуха;
- глушитель Г1 – Г4;
- пневмораспределитель с электроуправлением Y1K, Y2K;
- дроссель с обратным клапаном Др1,Др2 и Др3,Др4.
В разделе каталога FESTO подготовка сжатого воздуха выбираем стандартный БПВ, включающий в себя блоки, показанные на рисунке 1.7.5. По системе обозначений FESTO такой БПВ кодируется как: FRC-1/4 - D-7-MIDI-KC - 185819. Полная характеристика БПВ представлена на рис. 1.9.8.